CN111384553A - 一种滤波器及通信设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种滤波器及通信设备。该滤波器包括：介质块，形成有N个级联设置的中空谐振腔，级联的两个中空谐振腔之间设置有第一窗口；其中，N为大于1的自然数。通过这种方式，能够大幅提高远端带外抑制，将杂波推至更高频率，减少临近频段干扰，提高其性能的稳定性。

Description

一种滤波器及通信设备

技术领域

本申请涉及通信技术领域，特别是涉及一种应用于5G通信系统的滤波器及通信设备。

背景技术

随着通信技术的突飞猛进，特别是即将到来的5G通信时代，对系统架构提出更为苛刻技术要求，要在实现高效、大容量通信的同时，系统模块必须要做到高度集成化、小型化、轻量化、低成本，如5G Massive MIMO技术为实现系统信道从目前的8或者16信道，进一步扩展为32、64或者128信道的同时，系统整机架构尺寸不能过大，甚至还需实现一定程度的小型化，而微波滤波器作为系统的核心部件，其性能参数、尺寸大小、成本优劣均对系统的性能、架构尺寸、成本造成较大的影响，特别是上述MIMO系统因采用更多的滤波器集成应用、或者微基站对架构尺寸的特殊要求，均需要小型化滤波器来匹配系统设计，故如何使滤波器尺寸小型化，便于系统集成化及成本最优化，是对滤波器产品最为迫切的技术要求。

本申请的发明人在长期的研发过程中发现，传统的金属腔体滤波器和介质滤波器频段干扰、带外抑制等性能较低，难以适应5G微基站对滤波器的需要。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种滤波器及通信设备，以解决上述问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种滤波器，该滤波器包括：介质块，形成有N个级联设置的中空谐振腔，级联的两个中空谐振腔之间设置有第一窗口；其中，N为大于1的自然数。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种通信设备，该通信设备包括上述滤波器。

本申请实施例的有益效果是：区别于现有技术，本申请实施例滤波器包括：介质块，形成有N个级联设置的中空谐振腔，级联的两个中空谐振腔之间设置有第一窗口；其中，N为大于1的自然数。通过这种方式，本申请实施例滤波器的谐振腔为中空结构，可以大幅提高远端带外抑制，将杂波推至更高频率，减少临近频段干扰，提高其性能的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请滤波器一实施例的结构示意图；

图2是图1实施例滤波器沿AA’截面剖开后的结构示意图；

图3是图1实施例滤波器中中空谐振腔、第一窗口及第二窗口的结构示意图；

图4A是传统滤波器的频率响应曲线；

图4B是图1实施例滤波器的频率响应曲线；

图5是本申请通信设备一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

通信用微波滤波器的结构形态是由一定尺寸、数量的由全金属封闭的介质谐振腔与能量耦合结构组成的。若谐振腔采用由高介电常数的陶瓷材料代替上述金属材料，可以通过高介电常数的陶瓷材料对微波波长的压缩效应，可以大幅度压缩谐振腔的有效尺寸，使滤波器的整体尺寸小型化，且因陶瓷材料易于模具成型，可以实现较低成本的批量化生产，故陶瓷滤波器与5G微基站、MIMO系统的技术需求高度匹配，能获得较高的关注度及与相关通信场景的市场应用。

但目前5G滤波器主要采用陶瓷材料烧结成所需的多个陶瓷单元模块，并通过复杂的工序把陶瓷单元模块表面金属化，然后采用夹具使陶瓷单元模块拼接定位，再高温烧结成型。

上述滤波器方案存在不少缺点：1)实心陶瓷结构的滤波器的杂波抑制性能较差；2)需要钢网披银、夹具高精度定位拼接、二次高烧结等复杂工艺，给生产带来较大的挑战；3)需要进行陶瓷单元模块的拼接，拼接面内侧能量耦合窗口等关键尺寸要通过钢网丝印银浆控制，而银浆在印刷与烧结过程中均会产生渗透效应，且受夹具装配工艺限制、操作制程的影响，导致尺寸精度控制难度较大，最终导致滤波器生产时性能不稳定性，一致性较差等问题；4)滤波器的分体拼接会导致外表面不规则，会导致滤波器与前后端器件连接及Massive MIMO系统多个滤波器排列等问题，同时，可能有部分结构因不规则而导致受应力不均匀，易断裂，会导致生产加工和安装等问题；5)滤波器的分体拼接成型工艺复杂，导致滤波器难于量产。

为解决上述问题，本申请首先提出一种滤波器，如图1至图3所示，图1是本申请滤波器一实施例的结构示意图；图2是图1实施例滤波器沿AA’截面剖开后的结构示意图；图3是图1实施例滤波器中中空谐振腔、第一窗口及第二窗口的结构示意图。本实施例滤波器101包括：介质块102，形成有N个级联设置的中空谐振腔103，级联的两个中空谐振腔103之间，级联的两个中空谐振腔103设置有第一窗口104，级联的两个谐振腔103通过第一窗口104连接；其中，N为大于1的自然数。

本实施例滤波器101的为中空结构，如图4A及图4B所示，图4A是传统滤波器的频率响应曲线；图4B是图1实施例滤波器的频率响应曲线，从图4A及图4B可以看出，本实施例滤波器101的中空结构可以大幅提高远端带外抑制，将杂波推至更高频率，减少临近频段干扰，从而能够提高其性能的稳定性。

其中，本实施例的第一窗口104用于实现两个级联的中空谐振腔103之间的耦合；第一窗口104的宽度d1小于中空谐振腔103的宽度d2。当然，在其它实施例中，可以不限定第一窗口的尺寸与中空谐振腔的尺寸大小关系

可选地，本实施例滤波器101的介质块102一体成型，不需多个介质块分体拼接、二次烧结成型等工序，能够简化其结构及生产工艺。

可选地，本实施例的介质块102为的材料可以是陶瓷材料。在其它实施例中，介质本块的材料为还可以是其它具有高介电常数和低损耗等性能的材料，如玻璃、石英晶体或者钛酸盐等。

可选地，本实施例的非级联的两个中空谐振腔103设置有第二窗口105，非级联的两个谐振腔103通过第二窗口105连接，以实现非级联的两个中空谐振腔103间的交叉耦合。

第二窗口105可以实现滤波器101的通带的零点，以实现更好的带外抑制等性能。

可选地，本实施例的第二窗口105的高度h1小于中空谐振腔103的高度h2；第二窗口105的宽度d3小于中空谐振腔103的宽度d2。当然，在其它实施例中，可以不限定第二窗口的尺寸与中空谐振腔的尺寸大小关系。

可选地，本实施例的级联的两个中空谐振腔103及非级联的两个中空谐振腔103之间均采用消逝波耦合方式耦合，能够提高窗口耦合精度。

当然，在其它实施例中，可以选择性在两个中空谐振腔之间采用消逝波耦合方式耦合。

可选地，本实施例滤波器101进一步包括输入端子106及输出端子107，输入端子106与第一个中空谐振腔103连接，输出端子107与第N个中空谐振腔103连接。

可选地，本实施例的输入端子106包括第一探针108，第一探针108的一端穿过介质块102至第一个中空谐振腔103内，输出端子107包括第二探针109，第二探针109的一端穿过介质块102至第N个中空谐振腔103内。

可选地，本实施例的N为8，其中，第3个中空谐振腔103与第6个中空谐振腔103之间设置第二窗口105。当然，在另一实施例中，还可以在其它非级联的两个中空谐振腔之间设置第二窗口，例如，可以在1个中空谐振腔与第4个中空谐振腔之间设置第二窗口，或者可以在5个中空谐振腔与第8个中空谐振腔之间设置第二窗口。

可选地，如图1所示，本实施例滤波器101进一步包括金属层110，金属层110覆盖在介质块102的外表面，以实现完整封闭的电磁场传输结构。

其中，本实施例的金属层110的材质可以是铜、银、锡或铝等金属材质或者合金。

需要注意的是，本申请的N还可以是其它大于1的自然数；本申请的N个中空谐振腔还可以实现其它拓扑结构的滤波器；且N个中空谐振腔还可以实现其它排布方式；中空谐振腔还可以采用其它形态，如U型、N型、C型等。

本申请第一窗口及第二窗口的位置和大小不局限于上述实施例，可根据滤波器的实际电性能进行适当调整。

本申请的交叉耦合(非相邻中空谐振腔间的耦合)拓扑结构不限于上述实施例的耦合，可以是任意两个非相邻的中空谐振腔的交叉耦合、输入端子与输出端子间的交叉耦合，输入端子或输出端子与某一中空谐振腔间的交叉耦合。

本申请的输入输出端子不限于设置在介质块的上、下表面，还可在设置在介质块的侧面等位置。

本申请的输入输出端子不限于上述探针结构，还也可是平面印刷PCB电路板、微带线等结构。

本申请进一步提出一种通信设备，如图5所示，图5是本申请通信设备一实施例的结构示意图。本实施例通信设备501包括滤波器502。

本实施例的滤波器502为上述实施例滤波器，关于滤波器502的结构及工作原理，这里不赘述。

区别于现有技术，本申请实施例滤波器包括：介质块，形成有N个级联设置的中空谐振腔，级联的两个中空谐振腔之间设置有第一窗口；其中，N为大于1的自然数。通过这种方式，本申请实施例滤波器的谐振腔为中空结构，可以大幅提高远端带外抑制，将杂波推至更高频率，减少临近频段干扰，提高其性能的稳定性。

此外，本申请实施例滤波器的介质块一体成型，不需要将多个单独的陶瓷谐振模块进行拼接，因此能够简化其结构及生产工艺。

此外，本申请能够规避复杂的结构成型工艺对滤波器电性能的影响，降低结构尺寸对性能的敏感度，大幅度提高批量生产的成品率与效率，实现产品免调试、大规模、低成本生产效益；且本申请采用消逝模方式耦合，能够避免窗口拼接带来的精度问题，同时中空谐振腔间拓扑连接形式多样化、易实现交叉耦合改善滤波器选频性能，滤波器的尺寸完全由成型模具控制，避免成型后复杂的表面金属化与定位装夹工艺，尺寸精度可控；本申请能偶解决产品批量化问题的同时，有效降低产品的生产成本，进而提升产品竞争力的目的。

需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。

以上对本申请实施例所提供的保护电路和控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种滤波器，其特征在于，所述滤波器包括：

介质块，形成有N个级联设置的中空谐振腔，级联的两个所述中空谐振腔之间设置有第一窗口；

其中，所述N为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，非级联的两个所述中空谐振腔设置有第二窗口。

3.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器进一步包括输入端子及输出端子，所述输入端子与第一个所述中空谐振腔连接，所述输出端子与第N个所述中空谐振腔连接。

4.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述输入端子包括第一探针，所述第一探针的一端穿过所述介质块至第一个所述中空谐振腔内，所述输出端子包括第二探针，所述第二探针的一端穿过所述介质块至第N个所述中空谐振腔内。

5.根据权利要求3所述的滤波器，其特征在于，所述N为8。

6.根据权利要求5所述的滤波器，其特征在于，第3个所述中空谐振腔与第6个所述中空谐振腔之间设置所述第二窗口。

7.根据权利要求1所述的滤波器，其特征在于，所述滤波器进一步包括金属层，所述金属层覆盖在所述介质块的外表面。

8.根据权利要求2所述的滤波器，其特征在于，所述第二窗口的高度小于所述中空谐振腔的高度。

9.根据权利要求2述的滤波器，其特征在于，级联的两个所述中空谐振腔和/或非级联的两个所述中空谐振腔之间采用消逝模方式耦合。

10.根据权利要求1述的滤波器，其特征在于，所述介质块的材料为陶瓷材料。

11.根据权利要求1述的滤波器，其特征在于，所述介质块一体成型。

12.一种通信设备，其特征在于，所述通信设备包括权利要求1-11任一项所述的滤波器。

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